재분극(repolarization)의 주된 이온 흐름은?

재분극은 K+ 통로가 열리며 K+가 세포 밖으로 이동하여 막전위가 회복되는 과정이다.

핵심 해설 이 문제는 활동전위(Action Potential)의 발생 과정 중 재분극(Repolarization) 단계를 담당하는 주요 이온의 흐름을 묻고 있어요. 활동전위는 신경과 근육이 흥분하고 신호를 전달하는 기본적인 전기적 현상으로, 세포막을 경계로 한 이온의 급격한 이동에 의해 발생합니다. 탈분극(Depolarization)에 이어 원래의 안정막전위(Resting membrane potential)로 되돌아가는 재분극 과정의 정확한 기전을 이해하는 것이 물리치료에서 전기치료(Electrotherapy)나 신경근전기자극(NMES, Neuromuscular Electrical Stimulation)의 원리를 파악하는 기초가 됩니다. 정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! 활동전위의 정점에서 전압 개폐성 나트륨 통로(Voltage-gated Na+ channel)는 빠르게 비활성화(Inactivation)되고, 대신 전압 개폐성 칼륨 통로(Voltage-gated K+ channel)가 열립니다. 이 통로가 열리면 농도 기울기와 전기적 기울기에 따라 칼륨 이온(K+)이 세포 내부에서 세포 외부로 빠르게 유출(Efflux)됩니다. 양전하를 띤 K+가 밖으로 나가면서 세포 내부는 다시 음전하(-) 상태로 돌아가고, 막전위는 안정막전위 수준으로 하강하게 됩니다. 이것이 바로 재분극입니다. 오답 분석 (Distractor Analysis)
혼동 주의! ① Ca2+ 유입: 칼슘 이온의 유입은 주로 신경말단에서 신경전달물질이 방출될 때, 또는 심장근육과 평활근의 활동전위에서 고원기(Plateau phase)를 유지하는 데 기여합니다. 일반적인 신경·골격근의 재분극 주된 기전은 아닙니다. ② Na+ 유출: 나트륨 이온의 유입은 탈분극(Depolarization)의 주된 원인입니다. 재분극은 Na+의 유출이 아니라, 비활성화된 Na+ 통로와 함께 K+의 유출이 핵심입니다. Na+은 이후 Na+-K+ 펌프(Na+-K+ ATPase)에 의해 세포 밖으로 능동수송됩니다. ④ H+ 유입: 수소 이온의 흐름은 활동전위의 재분극 과정과 직접적인 관련이 없습니다. ⑤ Cl- 유출: 염소 이온은 주로 억제성 시냅스후 전위(IPSP)에 관여하며, 활동전위의 재분극을 주도하지 않습니다. 연관 개념 정리 (Related Concepts)
재분극 이후 K+ 통로가 너무 오래 열려 있거나 K+가 과도하게 유출되면, 일시적으로 안정막전위보다 더 음전하 상태가 되는 과분극(Afterhyperpolarization)이 나타날 수 있습니다. 또한 탈분극과 재분극을 거친 후, 흩어져 있던 Na+과 K+의 위치를 원래대로 되돌리는 것은 Na+-K+ 펌프의 역할입니다. 이 펌프는 ATP를 사용하여 Na+은 세포 밖으로, K+은 세포 안으로 능동수송합니다. 개념 정리

단계	주요 이온 이동	막전위 변화
안정막전위	Na+-K+ 펌프, K+ 누출 통로	약 -70mV
탈분극 (Depolarization)	Na+ 유입 (Influx)	-70mV → +30mV
재분극 (Repolarization)	K+ 유출 (Efflux)	+30mV → -70mV
과분극 (Hyperpolarization)	K+ 지연 유출	-70mV 이하

한눈에 비교!

구분	탈분극(Depolarization)	재분극(Repolarization)
원인 통로	전압 개폐성 Na+ 통로	전압 개폐성 K+ 통로
이온 이동	Na+ 세포 내 유입	K+ 세포 외 유출
막전위 변화	음전하 → 양전하 (상승)	양전하 → 음전하 (하강)
시기	활동전위 상승기	활동전위 하강기

국시 빈출 포인트 활동전위의 각 단계(탈분극, 재분극, 과분극)와 이를 담당하는 이온(Na+, K+) 및 통로의 관계는 생리학의 기본 중의 기본이므로 거의 매년 출제됩니다. 특히, 신경차단 및 전기치료의 원리와 연결하여 Na+ 통로 차단제(국소마취제)나 K+ 통로 이상 질환(주기성 마비 등)의 기전을 묻는 문제로 확장될 수 있으니 정확히 이해해 두세요. 기출 변형 주의! 같은 개념을 "전기치료 중 경피적전기신경자극(TENS)이나 전기근육자극(EMS)을 적용할 때, 활동전위를 유발하는 첫 단계는 어떤 이온의 이동인가?" 또는 "전압 개폐성 칼륨 통로가 차단되었을 때 활동전위 모양의 변화는?"과 같은 임상 응용 문제로 변형하여 출제할 수 있습니다.

물리치료 임상 실무 가이드 임상 시나리오 (Clinical Scenario)
물리치료실에서 전기근육자극(EMS, Electrical Muscle Stimulation)을 이용해 위팔두갈래근(Biceps brachii)의 근력 강화 훈련을 진행하고 있습니다. 환자에게 부착한 전극을 통해 전류를 흘려보내면, 전기 자극이 신경 세포막에 도달하여 전압 개폐성 Na+ 통로를 열고 탈분극을 일으킵니다. 이 탈분극이 역치(Threshold)에 도달하면 활동전위가 발생하고, 이어서 K+ 유출에 의한 재분극이 일어나면서 신경을 따라 근육에 신호가 전달되어 근수축이 유발됩니다. 만약 전류의 강도가 너무 약하거나 전극 부착 위치가 신경에서 멀다면 역치에 도달하지 못해 근수축이 일어나지 않아요. 이처럼 활동전위의 이온 기전을 이해하면 전기치료의 원리를 더욱 명확하게 파악할 수 있습니다. 물리치료 중재 전략 (Intervention Strategy)
1. 평가(Examination): 전기치료 적용 전, 환자의 피부 감각과 손상 여부를 확인하고, 목표 근육의 운동점(Motor point)을 정확히 찾습니다. 전류의 강도, 맥동 빈도, 지속시간 등의 매개변수를 설정하기 위해 해부학적·생리학적 지식을 기반으로 합니다. 2. 물리치료 중재(Intervention): 활동전위의 실무율(All-or-none law)에 따라, 역치 이상의 충분한 강도로 자극해야 완전한 활동전위가 발생하고 근수축을 유도할 수 있습니다. 재분극 과정을 이해하면 불응기(Refractory period) 동안 자극을 피해야 하는 이유를 알 수 있어 효율적인 치료 계획을 세울 수 있습니다. 3. 재평가(Re-evaluation): 근수축의 강도, 환자의 불편감, 피부 반응을 모니터링하며 매개변수를 조정합니다. 환자 안전 및 주의사항 (Precautions)
전기 자극이 활동전위를 인위적으로 유발하는 과정이므로, 신경근 질환이나 전해질 불균형이 있는 환자에게서는 근육의 흥분성과 피로도가 다르게 나타날 수 있어 주의가 필요합니다. 특히, K+ 농도에 이상이 있는 저칼륨혈증(Hypokalemia)이나 고칼륨혈증(Hyperkalemia) 환자는 활동전위 발생과 회복에 장애가 생겨 부정맥이나 근력 저하 같은 위험이 있으므로, 반드시 문진과 의무기록 확인이 필요합니다. 또한, 핵심! 심박조율기(Pacemaker) 삽입 환자, 임신부 배 부위, 악성 종양 부위 등 전기치료 금기증을 반드시 확인하세요. 물리치료 프로토콜 전기치료 시 활동전위 유발과 관련된 핵심 매개변수:
맥동 지속시간(Pulse duration): 탈분극을 유발하기 위해 충분한 시간 동안 전류를 흘려보내야 하며, 보통 100~300μs 범위에서 설정합니다.
강도(Intensity): 운동점을 통해 신경을 탈분극시켜 활동전위를 유발할 수 있는 역치 이상의 강도가 필요합니다. 환자의 근수축 반응과 주관적 편안함을 기준으로 조절합니다. 선배 물리치료사의 한마디 "세포 수준의 작은 이온 움직임이 모여 우리 몸의 움직임을 만들어내는 것은 정말 놀랍지 않나요? 전기치료를 할 때 단순히 기계를 조작하는 것이 아니라, 이런 생리학적 원리를 바탕으로 환자에게 어떤 변화가 일어나는지 상상해보세요. 그때 치료의 질이 한 단계 더 높아진답니다. 국가고시 공부도, 임상 실무도 결국은 원리를 이해하는 데서 출발합니다. 파이팅입니다!"